本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯納米帶的制備方法。

背景技術(shù)：

碳納米管（CNT）可以看作是由石墨烯卷曲而成并且無縫連接的圓柱體，根據(jù)卷曲的石墨烯層數(shù)的不同，CNT又可以分為單壁碳納米管（SWNT）和多壁碳納米管（MWNT）兩大類。CNT由于優(yōu)異的機械性能以及優(yōu)良的傳導(dǎo)性能，自從被發(fā)現(xiàn)以來就引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛興趣。尤其是它極高的強度和硬度，使它成為一種理想的一維填料，用于對聚合物復(fù)合材料的增強。通常，SWNT被認為是更適合用于對聚合物的增強，因為SWNT具有更小的尺寸，更高的比表面積，以及更好的晶體結(jié)構(gòu)。但是，在實際應(yīng)用中，對SWNT的分散一直是一個很大的難題，同時，制備SWNT時較高的成本以及難以提純也制約了SWNT的大規(guī)模使用。

相比于SWNT，氣相沉積法（CVD）合成的MWNT在成本上遠低于SWNT，而且也更容易在溶劑或聚合物基體中分散，所以，在制備聚合物復(fù)合材料時，人們更多選擇了MWNT。在過去的十幾年中，研究者們付出了大量的努力，試圖將MWNT優(yōu)良的性能完全應(yīng)用到聚合物復(fù)合材料中。一些影響增強效果的因素，比如較低的分散性和較弱的界面結(jié)合力，也已經(jīng)在很大程度上通過物理方法或化學(xué)方法得到了解決。此前的文獻也證明了控制MWNT在聚合物中得分散性以及與聚合物的界面強度，就能得到較好的增強效果。

但是，除了以上兩個影響增強效果的因素外，另一個很重要的因素卻往往被忽視，那就是MWNT與聚合物基體的接觸面積，即MWNT的有效界面面積。在MWNT復(fù)合材料中，由于只有最外層的石墨烯壁能與聚合物接觸，所以MWNT的有效界面面積通常比SWNT小一個數(shù)量級以上。而應(yīng)力傳遞時，只有最外層與聚合物基體接觸的地方能接受并承受外界的應(yīng)力。這個差異能解釋為什么分散良好的SWNT增強效果總是好于MWNT，這在最近的一些文獻中同樣得到證明。但是以前的工作主要集中在MWNT的分散以及表面改性上，所以有效界面面積較小這一缺點始終沒有得到解決。

在本發(fā)明中，我們提出了一種新穎的方法來提高MWNT的增強效果，那就是將MWNT進行縱向切割，并使CNT剝離成為氧化石墨烯納米帶（Graphene oxide nano ribbon, GONR），這樣，MWNT的內(nèi)層和外層均能暴露在聚合物基體之中，提高與聚合物接觸的面積。最近，許多方法已經(jīng)被用來對CNT進行縱向切割，比如氧化切割，電化學(xué)切割等，切割后的CNT能在溶劑中剝離成為石墨烯納米帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種氧化石墨烯納米帶的制備方法。

一種氧化石墨烯納米帶的制備方法，步驟如下：在150ml三口燒瓶中加入50ml濃硫酸及0.1g MWNT，攪拌2小時直到外觀上看起來呈均勻的黑色溶液，在此溶液中緩慢加入0.1-0.5g的KMnO₄，室溫下先攪拌1小時，再升溫到70°C反應(yīng)1小時，將反應(yīng)液倒入500ml去離子水中，離心沉淀，用稀鹽酸溶液和去離子水多次洗滌后，得到GONR。

本發(fā)明中，我們選擇了氧化切割這一方法來對CNT進行縱向切割，具有以下優(yōu)點：一、這種方法能簡單、經(jīng)濟的大規(guī)模制備GONR；二、通過改變氧化劑的用量能很容易的調(diào)節(jié)CNT的氧化割切程度；三、在氧化切割過程中產(chǎn)生的含氧官能團使GONR很容易在水中或者一些有機溶劑中分散并剝離。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

實施例1

一種氧化石墨烯納米帶的制備方法，步驟如下：在150ml三口燒瓶中加入50ml濃硫酸及0.1g MWNT，攪拌2小時直到外觀上看起來呈均勻的黑色溶液，在此溶液中緩慢加入0.1g的KMnO₄，室溫下先攪拌1小時，再升溫到70°C反應(yīng)1小時，將反應(yīng)液倒入500ml去離子水中，離心沉淀，用稀鹽酸溶液和去離子水多次洗滌后，得到GONR。

實施例2

一種氧化石墨烯納米帶的制備方法，步驟如下：在150ml三口燒瓶中加入50ml濃硫酸及0.1g MWNT，攪拌2小時直到外觀上看起來呈均勻的黑色溶液，在此溶液中緩慢加入0.3g的KMnO₄，室溫下先攪拌1小時，再升溫到70°C反應(yīng)1小時，將反應(yīng)液倒入500ml去離子水中，離心沉淀，用稀鹽酸溶液和去離子水多次洗滌后，得到GONR。

實施例3

一種氧化石墨烯納米帶的制備方法，步驟如下：在150ml三口燒瓶中加入50ml濃硫酸及0.1g MWNT，攪拌2小時直到外觀上看起來呈均勻的黑色溶液，在此溶液中緩慢加入0.5g的KMnO₄，室溫下先攪拌1小時，再升溫到70°C反應(yīng)1小時，將反應(yīng)液倒入500ml去離子水中，離心沉淀，用稀鹽酸溶液和去離子水多次洗滌后，得到GONR。